Введение

Разделение чего-либо на две равные или конгруэнтные части.

В геометрии бисекция — это разделение чего-либо на две равные или конгруэнтные части (имеющие одинаковую форму и размер). Обычно это включает в себя биссектрису, линию, делящую что-либо пополам. Наиболее часто рассматриваемыми типами биссектрис являются биссектриса отрезка — линия, проходящая через середину данного отрезка, и биссектриса угла — линия, проходящая через вершину угла и делящая его на два равных угла. В трехмерном пространстве бисекция обычно выполняется биссектрирующей плоскостью, также называемой биссектором.

Круговой биссектор

Бисектор угла делит угол на два угла с равными величинами. Угол имеет только один бисектор. Каждая точка бисектора угла равноудалена от сторон угла. "Внутренний" или "внутренний бисектор" угла – это прямая, полупрямая или отрезок, разделяющий угол, меньший 180°, на два равных угла. "Внешний" или "внешний бисектор" – это прямая, разделяющая смежный угол (180° минус исходный угол), образованный одной стороной исходного угла и продолжением другой стороны, на два равных угла. Чтобы разделить угол на две равные части с помощью линейки и циркуля, строят окружность, центром которой является вершина угла. Окружность пересекает угол в двух точках: по одной на каждой стороне. Используя каждую из этих точек как центр, строят два круга одинакового радиуса. Пересечение этих кругов (две точки) определяет прямую, являющуюся бисектором угла. Доказательство правильности этой конструкции достаточно интуитивно понятно и основано на симметрии задачи. Трисекция угла (деление его на три равные части) невозможна только с помощью циркуля и линейки (это было впервые доказано Пьером Вантцелем). Внутренний и внешний бисектор угла перпендикулярны. Если угол задан двумя прямыми в алгебраической форме как и , то внутренний и внешний бисектор задаются двумя уравнениями.

Целые треугольники

Существуют целочисленные треугольники с рациональным биссектором угла.

Четырехсторонний

Внутренние биссекторы углов выпуклого четырехугольника либо образуют циклический четырехугольник (то есть четыре точки пересечения соседних биссекторов углов лежат на одной окружности), либо пересекаются в одной точке. В последнем случае четырехугольник является касательным четырехугольником.

Ромб

Каждая диагональ ромба делит противоположные углы пополам.

Четвероугольник с экс-тангенциальной стороны

Экцентр описанного около окружности четырехугольника лежит на пересечении шести бисекторов углов. Это внутренние бисекторы углов при двух противоположных вершинах, внешние бисекторы углов (биссектрисы смежных углов) при двух других вершинах, и внешние бисекторы углов, образованных пересечением продолжений противоположных сторон.

Парабола

Касательная к параболе в любой точке делит пополам угол между линией, соединяющей эту точку с фокусом, и линией, проходящей через эту точку и перпендикулярной к директрисе.

Медианы

Каждая из трех медиан треугольника — это отрезок, соединяющий вершину с серединой противоположной стороны, поэтому он делит эту сторону пополам (хотя и не обязательно перпендикулярно). Три медианы пересекаются в точке, называемой центроидом треугольника, который является его центром масс при равномерной плотности; следовательно, любая прямая, проходящая через центроид треугольника и одну из его вершин, делит противоположную сторону пополам. Центроид находится вдвое ближе к середине любой стороны, чем к противоположной вершине.

Треугольник

Существует бесконечное множество прямых, делящих площадь треугольника пополам. Три из них – медианы треугольника (соединяющие середины сторон с противоположными вершинами), и они пересекаются в центроиде треугольника; более того, они – единственные биссектрисы площади, проходящие через центроид. Три другие биссектрисы площади параллельны сторонам треугольника; каждая из них пересекает две другие стороны, разделяя их на отрезки в определенных пропорциях. Эти шесть прямых пересекаются по три в одной точке: помимо того, что три медианы пересекаются в одной точке, любая медиана пересекается с двумя биссектрисами площади, параллельными сторонам треугольника. Огибающая бесконечного множества биссектрис площади представляет собой дельтоид (в широком смысле – фигура с тремя вершинами, соединенными кривыми, вогнутыми наружу относительно дельтоида, в результате чего внутренние точки образуют невыпуклое множество).